鎳在硫酸溶液中的鈍化行為

鎳在硫酸溶液中的鈍化行為一、目的要求1、 測(cè)定竦在硫酸溶液中的恒電勢(shì)陽極極化曲線及其鈍化電勢(shì)。2、 了解金屬鈍化行為的原理和測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理金屬的陽極過程：金屬的陽極過程是指金屬作為陽極發(fā)生電化學(xué)溶解的過程。M—Mn++ne-在金屬的陽極溶解過程中，其電極電勢(shì)必須高于其熱力學(xué)電勢(shì)，電極過程才能發(fā)生。這種電極電勢(shì)偏離其熱力學(xué)的現(xiàn)象稱為極化。當(dāng)陽極極化不大時(shí)，極化的速率隨著電勢(shì)變正而逐漸增大，這就是金屬的正常溶解。當(dāng)電極電勢(shì)正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速率隨著電勢(shì)變正，反而大幅度地降低，這種現(xiàn)象稱為：金屬鈍化。研究金屬的陽極溶解及鈍化通常采用兩種方法：控制電勢(shì)法和控制電流法。捶制電流法電勢(shì)法測(cè)得的金屬陽極極化曲線 幻一1"恒電流蛹得的金屬陽極極化曲線恒電流法極化電極所得到的極化曲線。當(dāng)電流密度不大時(shí)，金屬的陽極極化溶解過程是“正常的”，即陽極溶解速度隨著電極電勢(shì)變正而增大（AB段）。但當(dāng)陽極電流密度超過某一臨界值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電極電勢(shì)突然變正（BC段），金屬的正常溶解速率則大幅度減慢了?？刂齐妱?shì)法控制電勢(shì)法可以測(cè)得完整的陽極極化曲線，它有一個(gè)“負(fù)坡度”區(qū)域的特點(diǎn)，具有這種特點(diǎn)的極化曲線是無法用控制電流的方法來測(cè)定的。因?yàn)橥粋€(gè)電流I可能相應(yīng)于幾個(gè)不同的電極電勢(shì)，因此對(duì)于大多數(shù)金屬來說，用控制電勢(shì)法比較好。用控制電勢(shì)法測(cè)到的陽極極化曲線可分為四個(gè)區(qū)域:（1） AB段為活性溶解區(qū)，此時(shí)金屬進(jìn)行正常的陽極溶解，陽極電流隨電勢(shì)的變化符合塔菲爾公式。（2） BC段為過渡鈍化區(qū)，電勢(shì)達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，電流為最大值，此時(shí)的電流稱為鈍化電流，所對(duì)應(yīng)的電勢(shì)稱為臨界電勢(shì)或鈍化電勢(shì)。電勢(shì)過B電后，金屬開始鈍化，起溶解速率不斷降低并過渡到鈍化狀態(tài)。（3） CD段為穩(wěn)定鈍化區(qū)，在該區(qū)域中金屬的溶解速率基本上不隨電勢(shì)而改變。此時(shí)的電流稱為鈍態(tài)金屬的穩(wěn)定溶解電流。（4） DE段為過鈍化區(qū)，D點(diǎn)之后陽極電流又重新隨電勢(shì)的正移而增大，此時(shí)可能是高價(jià)金屬離子的產(chǎn)生；也可能是水的電解而析出O；還可能是兩者同時(shí)出現(xiàn)。影響金屬鈍化過程的因素 2影響金屬鈍化過程的因素有以下幾個(gè)因素：溶液的組成、金屬的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)、外界因素（如溫度、攪拌等）恒電勢(shì)陽極極化曲線的測(cè)量原理和方法控制電勢(shì)法測(cè)量極化曲線時(shí)，一般采用恒電位儀，它能將研究電極的電勢(shì)恒定地維持在所需值，然后測(cè)量對(duì)應(yīng)于該電勢(shì)下的電流。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前，電流會(huì)隨時(shí)間而改變，故一般測(cè)出的曲線為“暫態(tài)”極化曲線。實(shí)際測(cè)量中方法有：①、靜態(tài)法；②、動(dòng)態(tài)法。三、儀器與試劑DHZ型電化學(xué)站測(cè)量系統(tǒng)，電腦電解池（三頸瓶）研究電極：竦電極參比電極：雙液接飽和甘汞電極（SCE）輔助電極：鉑電極0.5moldm-3H2SO4溶液飽和氯化鉀溶液四實(shí)驗(yàn)步驟1、 開啟電腦電源。開啟DHZ型電化學(xué)站測(cè)量系統(tǒng)的電源（開關(guān)在儀器背面）。2、2-1、洗凈電解池，注入約0.5moldm-3HSO溶液（實(shí)際操作中0.5moldm-3HSO溶液已經(jīng)注入，除非溶液已發(fā)藍(lán)否則無需4倒掉重新注入）。 242-2檢查飽和甘汞電極中KCl溶液的液面高度，若KCl溶液過少，請(qǐng)加入飽和KCl溶液。用蒸餾水洗凈甘汞電極和鉑電極后將安裝于電解池上。2-3用細(xì)砂紙將竦片電極的一面打磨全光亮，再將竦片電極置于HSO溶液中浸泡2分鐘，安裝于電解池上。 244電化學(xué)系統(tǒng)與3個(gè)電極連接。W端連接竦片，R端連接參比電極，C端連接輔助電極。3、1雙擊電腦桌面上的“ECS.exe”電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)軟件。3-2File^Openproject^我的文檔f竦鈍化曲線測(cè)量.prjfF5（或點(diǎn)擊界面上的業(yè)也左1的設(shè)置工具按鈕)。設(shè)置Scanrate(Mv/s)：2。CurrentRange：100mA選項(xiàng)。FinalE(Ml)為1600.一Close點(diǎn)擊月引蟲左3，再點(diǎn)擊左2開始實(shí)驗(yàn)。4、電壓上升至1500mV后，陽極極化完畢。點(diǎn)擊^^1^!左3,再點(diǎn)擊左2停止實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)存到“1竦的鈍化數(shù)據(jù)存盤”文件夾。并以實(shí)驗(yàn)者“學(xué)號(hào)+姓名”命名，如為2009140002李玉。把數(shù)據(jù)圖截屏，保存圖片，存入U(xiǎn)盤。5、把3個(gè)電極從電解池中取出，洗凈。甘汞電極放入飽和KCl溶液中。關(guān)閉電源。五、數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)溫度： 始29.3^ 末：29.0°C大氣壓： 始：100.65kPa末：100.59kPa由圖得溶液組成開路電位/V初始電位/V鈍化電位/V鈍化電流密度/i cm2柚仆/穩(wěn)定鈍化區(qū)間（CD）穩(wěn)定鈍化區(qū)電流密度/i鈍cm2Zk/H+0.600.6638鈍化/5.499x1040.7536—0.7746化/2.390X103—2.913X103數(shù)據(jù)分析：此次實(shí)驗(yàn)繪制的鎳標(biāo)準(zhǔn)曲線較符合標(biāo)準(zhǔn)，由圖可知，到達(dá)峰值電流5.499X104mA?cm-2后，鎳開始鈍化，溶解速率不斷降低；到鈍化狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)定鈍化電位區(qū)間為0.7536—0.7746；在過鈍化區(qū)，電流值不斷增大，因此曲線后面一段又開始上升。本次實(shí)驗(yàn)因?yàn)闇y(cè)得穩(wěn)定鈍化區(qū)電流波動(dòng)較大，金屬溶解速率改變較大，所以該段曲線不是平穩(wěn)的，而是稍向上延伸。六、注意事項(xiàng)1、 竦片一定要打磨。2、 要仔細(xì)檢查甘汞電極。甘汞電極外套管中裝0.5moldm-3H2SO4約1/2高，內(nèi)管中裝飽和KCl溶液。七思考題1、 本實(shí)驗(yàn)由哪幾個(gè)電極組成？各有什么作用？答：本實(shí)驗(yàn)由竦電極（工作電極）、鉑電極（輔助電極）、飽和甘汞電極（參比電極）三個(gè)電極組成。曲線測(cè)量線路中，參比電極與工作電極構(gòu)成測(cè)量回路，對(duì)工作電極的電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量和控制，回路中沒有極化電流流過，只有極小的測(cè)量電流，不會(huì)對(duì)工作電極的極化狀態(tài)、參比電極的穩(wěn)定性造成干擾。輔助電極與工作電極構(gòu)成極化回路，極化電路中流過極化電流，并對(duì)極化電流進(jìn)行測(cè)量和控制。2、 在測(cè)量前，為什么電極在進(jìn)行打磨后，還需進(jìn)行陰極極化處理？答：在測(cè)量前，對(duì)電極進(jìn)行打磨可以去掉鈍化后竦電極表面的氧化層，使電極的表面純度更高，使反應(yīng)的準(zhǔn)確度提高。對(duì)電極進(jìn)行陰極極化處理是對(duì)竦電極進(jìn)行電化學(xué)活化，可進(jìn)一步去掉鈍化后竦